En detaljerad studie av en gigantisk slagkrater på månens bortre sida kan ge en färdplan för framtida månutforskare.

Studien, av planetforskare från Brown University, kartlägger mineralogin i Sydpolen-Aitken (SPA) bassängen, ett gash i månytan med en diameter på cirka 2, 500 kilometer (1, 550 mil). SPA anses vara det äldsta och största nedslagsbassänget på månen, och forskare har länge haft ögonen på det som ett mål för framtida månlandare.

"Detta är en mycket detaljerad titt på kompositionsstrukturen för detta enorma slagbassäng med hjälp av moderna, banbrytande data, "sa Dan Moriarty, en postdoktor vid NASA:s Goddard Space Flight Center som ledde forskningen medan han var doktorand på Brown. "Med tanke på att det är ett så viktigt mål för framtida utforskning och kanske att återlämna ett prov till jorden, Vi hoppas att detta kommer att fungera som en ram för mer detaljerade studier och val av landningsplats. "

Studien kommer att publiceras i Journal of Geophysical Research:Planets . En förtryckversion finns tillgänglig online.

Påverkan som skapade SPA tros ha sprängt hela vägen genom månskorpan och in i manteln, vilket är en del av anledningen till att forskare är så intresserade av det. Att besöka SPA och ta ett prov av det exponerade mantelmaterialet kan ge kritiska ledtrådar om månens ursprung och utveckling. Ett prov kan också hjälpa forskare att sätta ett fast datum för effekterna. SPA anses vara månens äldsta bassäng, så ett fast datum skulle vara en viktig milstolpe i tidslinjen för månhistorien liksom händelser som påverkar tidig jord.

Men för att få rätt prover, Det är viktigt att veta de bästa platserna att hitta dem. Det är vad Moriarty och medförfattare Carlé Pieters, professor i Brown's Department of Earth, Miljö- och planetvetenskap, hade i åtanke för denna studie. De använde detaljerad data från Moon Mineralogy Mapper, en spektrometer som flög ombord på Indiens rymdfarkoster Chandrayaan-1 som Pieters är huvudutredare för.

"Att ha global åtkomst med moderna bildspektrometrar från månbana är det näst bästa för att ha en geolog med en hammare som gör fältarbetet över ytan." Sa Pieters. "Helst, i framtiden kommer vi båda att arbeta tillsammans. "

Forskningen identifierade fyra distinkta mineralogiska regioner som bildar ett bullseye -mönster inom och runt bassängen. I bulleye centrum är en region av vad som verkar vara avlagringar av vulkaniskt material, ett tecken på att mitten av bassängen kan ha täckts av ett vulkaniskt flöde någon gång strax efter SPA -påverkan. Den centrala regionen är omgiven av en materialring som domineras av magnesiumrik pyroxen, ett mineral tros vara rikligt i månmanteln. Utanför det finns en ring där pyroxen blandas med de vanliga skorpstenarna i månhöglandet. Utanför ringen är bassängens utsida, där signaturer av slagrelaterat material försvinner.

Fynden har några intressanta konsekvenser för SPA -prospektering, säger forskarna. Forskningen tyder på, till exempel, att hitta orörda mantelmaterial i mitten av bassängen kan vara lite knepigt på grund av den stora vulkaniska fyndigheten.

"Det är lite kontraintuitivt, "Sa Moriarty." Vanligtvis skulle den djupaste utgrävningen vara i mitten av kratern. Men vi visar att mitten av SPA har täckts av det som ser ut som ett vulkaniskt flöde. "

Så om du letar efter mantel, det kan vara klokt att landa i ringen som omger mitten, där det som verkar vara mantelmaterial är högkoncentrerat.

Men en idealisk landningsplats, Moriarty säger, kan vara en plats som har både mantel och vulkaniskt material, eftersom dessa vulkaner är intressanta i sig. Deras sammansättning är lite annorlunda än den för andra vulkaniska stenar som finns på månen, vilket tyder på att de har ett unikt ursprung.

"Om dessa stenar verkligen är vulkaniska, det betyder att det hände en riktigt intressant typ av vulkanism på SPA, "Moriarty sa." Det kan vara relaterat till den extrema geofysiska miljön som skulle ha funnits under bildandet av bassängen. Det skulle vara riktigt intressant att titta närmare på. "

Med det i åtanke, Moriarty säger att en bra plats att landa kan vara nära gränsen till det vulkaniska centrumet och pyroxenringen. En annan strategi kan vara att leta efter en plats där det vulkaniska materialet har genomborrats av en efterföljande påverkan. Moriarty och Pieters hittade flera sådana kratrar i den vulkaniska lappen där pyroxenmaterialet har grävts ut på nytt.

"Vi tror att det att gå efter både mantel och vulkaner skulle ge en rikare vetenskaplig återkomst, "Sa Moriarty.

Moriarty är hoppfullt att dessa fynd kommer att ge missionsplanerare något att tänka på. Kina håller just nu på att planera för ett uppdrag till SPA. Regionen har dykt upp flera gånger i NASA:s "dekadala undersökning" av planetforskare, som används för att informera byråns uppdragsprioriteringar.

"Påverkan är den dominerande processen som drev solsystemets utveckling och utveckling, och SPA är den största bekräftade påverkansstrukturen på månen, om inte hela solsystemet, "Moriarty sa." Det gör den till en viktig slutmedlem när det gäller att förstå effektprocesser. Vi tror att detta arbete kan ge en färdplan för att utforska SPA mer detaljerat. "

Forskningen stöddes av NASA:s LASER (NNX12AI96G) och SSERVI (NNA14AB01A) program.